《明渠輸水控制系統耦合ID監控模型及諧振濾波算法研究》是依託武漢大學，由管光華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：明渠輸水控制系統耦合ID監控模型及諧振濾波算法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：管光華
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前我國渠道調度以人工控制為主，效率低下且普遍存在運行性棄水，這與我國水資源短缺的國情和建設和諧社會的目標不符，亟待開展相應的理論與技術研究。控制明渠輸水系統是由水流、節制閘、通信及控制系統組成，非恆定水流的滯後、節制閘產生的渠池間耦合作用以及水波干涉疊加而生的諧振使得該系統的控制建模異常複雜。本項目擬採用ID模型引入渠池時滯因素，並以渠池間的耦合關係作為控制變數，建立系統的線性狀態空間模型。該線性模型能夠反映系統控制變數的時-空變化規律，並可以直接用於實時控制器最佳化求解。渠道的水波干涉疊加是造成系統非線性特性的主要原因，本項目擬通過對濾波算法的研究，從複雜的水波信號中提取主要波動趨勢，從而達到簡化控制操作、減少閘門頻繁動作的目的。本項目的成功實施將為我國諸多調水工程的運行調度提供理論和技術支持，也為其他非線性系統的控制提供思路，具有一定的科學意義以及實踐套用價值。
結題摘要
本項目的主要工作從2011年1月至2013年12月，共歷時三年。項目按照項目計畫書擬定的進度進行，主要開展了以下幾方面的工作：（1）大型渠道系統時滯參數及水力學特性仿真測試；（2）渠池狀態變數耦合算法；（3）耦合ID建模及魯棒性分析；（4）渠池諧振機理分析及濾波算法。研究工作順利實現了預期的研究目標，得到的主要研究成果有：（1）建立了大型渠系狀態空間ID模型參數的模型辨識方法，可以基於水力學仿真程式求解ID模型關鍵的As和τ；（2）基於渠池間耦合特性，建立了耦合狀態空間模型，採用相鄰渠池間的控制目標水位差作為控制目標，提高了模型的魯棒性以及控制的靈活性；（3）開發了渠池諧振濾波算法，可以過濾掉渠池間由於重力波往復彈射造成的非線性影響。項目發表學術論文8篇，其中SCI收錄2篇、EI收錄6篇，參加國際會議並做報告兩人次；獲得軟體著作權3項，培養博士生三名、碩士生5名。
